Characterisation of porcine intestinal dendritic cell subsets and their role in mucosal immunity using cholera toxin as a model antigen

Das Darmimmunsystem muss sich ständig mit einer großen Anzahl verschiedener Anti­gene auseinandersetzen. Dabei müssen adäquate Immunreaktionen gegenüber Nahrungsantigenen und kommensalen Bakterien einerseits und bakteriellen, viralen und parasitären Krankheitserregern andererseits entwickelt werden. Dendritische Zellen (DCs) spielen bei dieser Entscheidung zwischen Toleranz und protektiver Immunität eine wich­tige Rolle, da sie durch Auswahl der zu präsentierenden Antigene sowie durch Expression bestimmter Oberflächemoleküle und Zytokine die T-Zellantwort entscheidend steuern können. Im Darmimmunsystem sind DC-Populationen mit möglicherweise unterschiedli­chen Funktionen in mehreren Kompartimenten verteilt: In der Darmwand sind sie in der Lamina propria der Zotten sowie in Dome-Arealen und interfollikularen T-Zellregionen der Peyer’schen Platten lokalisiert; und über die Lymphwege können sie von der Darm­wand zu den mesenterialen Lymphknoten wandern. Ziel dieser Arbeit war es, DCs in verschiedenen Kompartimenten des Darmimmunsystems des Schweins funktionell und phänotypisch zu charakterisieren und auf Grundlage dieser Daten mögliche Migrationswege der DCs zu beschreiben. Weiterhin sollte der Einfluss des starken mukosalen Antigens Choleratoxin (Ctx) auf DCs des Schweins untersucht werden. Dazu wurden migrierende DCs aus der pseudo-afferenten Darmlymphe gewonnen und mit DCs aus den anderen Lokalisationen verglichen. Die Wirkungen von Choleratoxin wurden außer in vivo und an aus den Organen isolierten Zellen zusätzlich an aus Blutmonozyten generierten DCs (MoDCs) untersucht. Mittels Durchflusszytometrie und Immunfluoreszenzhistologie konnten im Darmimmun-system des Schweines vier unterschiedliche Populationen Dendritischer Zellen dargestellt werden: CD11R1+/SWC3a+, CD11R1+/SWC3a–, CD11R1–/SWC3a+ und CD11R1–/ SWC3a–. Nur die beiden CD11R1+ Populationen waren auch in der Darmlymphe vorhan­den. DCs in der Lamina propria waren hauptsächlich CD11R1+/SWC3a+, in den Peyer’schen Platten befanden sich zumeist CD11R1–/SWC3a+ Zellen in den Domearealen und CD11R1–/SWC3a–  Zellen in den T-Zellregionen. DCs in den T-Zellregionen der me­senterialen Lymphknoten hingegen waren größtenteils CD11R1+/SWC3a–. Überraschen­derweise konnten die migrierenden DCs in der Darmlymphe keine T-Zellproliferation in­duzieren, obwohl die hohe Expression co-stimulatorischer Moleküle und die nur geringe Phagozytosefähigkeit auf eine reife Zellpopulation hindeuten. In den Untersuchungszeit­räumen hatte Ctx keinen Einfluss auf die DC-Migrationsrate in der Lymphe, konnte aber das Verhältnis von SWC3a+ gegenüber SWC3a–DCs in der Lamina propria noch weiter erhöhen. SWC3a+ und SWC3a–DCs wiesen unterschiedliche Zytokinmuster auf. In vitro konnte das starke mukosale Antigen Ctx eine erhöhte Expression co-stimulatorischer Mo­leküle auf DCs der Lamina propria und des mesenterialen Lymphknotens sowie auf MoDCs induzieren, was auf eine vermehrte Reifung der Zellen hindeutet. Die Expression von MHC-Molekülen sowie die Fähigkeit zur T-Zellstimulation wurde durch Zugabe von Ctx zu den MoDC-Kulturen jedoch deutlich supprimiert. Vermutlich wurde dieser Effekt durch die verstärkte IL-10 Sekretion der MoDC nach Ctx-Stmulation vermittelt. Insgesamt deuten die Verteilung der DC-Subpopulationen und die mangelnde Fähigkeit, T‑Zellproliferation zu induzieren, darauf hin, dass die in der Lymphe migrierenden CD11R1+DCs hauptsächlich der Lamina propria entstammen, und dass diese Zellen beim gesunden Tier Toleranz vermitteln. Nach Ctx-Applikation konnten in vivo nur geringe Ef­fekte beobachtet werde, in vitro führte Ctx zu einer gestörten Reifung der MoDCs, die dadurch ebenfalls einen tolerogenen Phänotyp entwickelten.